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ISSN: 2321 - 6212
古植物学、哈大学- 781014年,印度阿萨姆邦
收到的日期:24/07/2017;接受日期:21/09/2017;发布日期:22/09/2017
DOI: 10.4172 / 2321 - 6212.1000190
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光致发光特性的一些淡水硅藻研究形式Deepor分为上下,印度阿萨姆邦的湿地网站。硅藻、单细胞真核生物,光合藻类类硅藻纲有天生的能力自然硅的生物地球化学循环和沉积纳米多孔硅在细胞的细胞膜。纳米多孔硅的光致发光性质成为合适的材料广泛应用在基础领域。保持的观点,本研究采取一些淡水硅藻获得一个重要的国际公认的重要的淡水湿地。四个硅藻即舟状窝sp,这种sp, Nitzschia sp.和Achanthes sp,酸消化法处理受到扫描电子显微镜(SEM), x射线衍射(XRD)、紫外可见光谱分析描述细胞膜的结构属性。光致发光(PL)属性的硅藻细胞膜兴奋在250海里,285 nm和329 nm)显示出各种各样的PL光谱在紫外,绿色和蓝色范围表明潜在的光电子行为。时间分辨光致发光(TRPL)分析硅藻细胞膜的兴奋在375 nm透露的衰减时间区间3.85 eV到2.67 eV表明天然硅藻的biexponential衰变。
纳米多孔硅,硅藻细胞膜、光致发光、时间分辨光致发光,Deepor分为上下
硅藻是单细胞真核藻类光合作用属于硅藻纲,发现在新鲜和海洋的水。他们被发现在各种各样的栖息地,负责到世界上25%的净初级生产力(1]。硅藻是唯一的生物在基因能够采集矿物天然二氧化硅和沉积在细胞膜纳米多孔尺寸。理解细胞膜的超微结构的组织后,硅藻成为优秀的材料纳米技术学家们(2]。
纳米二氧化硅已经由于其可见的光致发光(中引起相当大的关注3]。为了解决传统半导体材料制造的限制,有兴趣的出现bio-fabrication技术组装纳米-微尺度层次半导体材料(4]。具体来说,硅藻生物制造被吹捧为一种范式的纳米二氧化硅5]。硅藻细胞膜使用作为设备应用程序平台,显著一直努力利用纳米二氧化硅(固有的光电性质6]。的光致发光>细胞膜被用于immunocomplex传感、抗体检测、和气体传感7- - - - - -9]。>也被化学转换为BaTiO3和SrTiO3和涂布ZnSiO4:锰、锌2SiO4,TiO2、cd和黄金,为了提高光电所有属性(10]。大量的努力取得了科学和技术的发展在微观和纳米级水平由于新颖的光学和电学性质纳米材料,可用于制造光电子和光子设备(11]。世界上有超过200000种硅藻的独特的细胞膜结构的纳米级特征(12]。这些自然合成的三维纳米材料的研究具有十分重要的意义纳米技术从不同的观点,其中包括他们的形态、机械性能、光学和电学性质(13]。硅藻细胞膜具有强烈的蓝色光致发光归因于量子限制的电子空穴对在硅纳米孔14,15]。
Deepor分为上下,淡水湿地的阿萨姆邦,印度是一个国际公认的湿地网站。硅藻细胞膜的特性这一重要湿地被认为是重要的识别潜在的材料具有光致发光特性。
水和两栖从Deepor收集土壤样本分为栖息地分层的基础上在6月,2012年。采集的新鲜样本立即转移在DM(硅藻媒体),标准化和轻微的修改(16]。文化被允许种植在BOD孵化器3 K光和18 - 20°C下50 mμMol光子2证券交易委员会114:10 hr L: D(光明:黑暗)循环,直到其对数期15 - 20天。重复亚文化进行固体硅藻中获得纯培养的硅藻种类。
硅藻细胞膜和酸消化法清洗去除有机材料在受到SEM、XRD、紫外可见光谱学、PL和TRPL光谱分析(17]。细胞膜清洗阀门被存储在乙醇,以避免污染和细菌生长。确定硅藻的结构形态,清洗细胞膜部分安装在黄铜存根和涂有黄金SEM分析(狮子座1430 vp)。
x射线衍射(XRD)模式收集使用Rigaku Miniflex衍射仪与CuKα辐射(λ= 1.5405)。依照此光谱进行了使用日本岛津公司2450紫外可见分光光度计。PL和TRPL光谱学的光学特性进行探讨淡水硅藻细胞膜。珀金埃尔默LS55是用来测量PL使用氙放电灯作为激励源。英国爱丁堡TRPL是衡量使用仪器,模型——LifeSpec II。
纯文化的淡水硅藻Deepor分为显示12个硅藻物种的存在,其中4属3有翼的,1为中心的类型确定为舟状窝sp。这种sp, Nitzschia sp,叶形装饰sp.分别。这四个硅藻物种被用于进一步的调查。
硅藻的SEM显微照片显示的细胞膜舟状窝sp. rhombic-lanceolate了楔形极点,长76.2 - 95μm,宽16.7 - 20.7μm和二氧化硅纳米孔尺寸120 - 150 nm(图1 a和1 b)显示圆形(这种sp)的平均直径12μm和对称的存根的数组长度2.5μmμm约0.25和宽度。从SEM图像、纳米多孔硅结构被发现~ 100纳米大小。细胞膜结构Nitzschia sp. biraphid披露,对称的顶端,进行经心尖的轴,中缝边际近中部,交叉进行经心尖的搭扣图1 c。缝系统的阀门位置对角的其他阀门的细胞膜。到明显的点状的条纹悬而未决。大小的硅衬底上生长Nitzschia sp.测量~ 100 nm。图1 d的Achanthes sp.显示阀门椭圆与广泛linear-elliptic圆形极点。又大又圆的中央区域的长度22 - 62 12.5 - -23.0μmμm和宽度。细胞膜的二氧化硅纳米多孔结构的Achanthes sp.透露~ 60 - 100纳米大小。
图1:扫描电镜照片的硅藻物种Deepor分为用于这项研究。答:舟状窝sp。B:这种sp。C: Nitzschia sp。D: Achanthes sp。
x射线衍射(XRD)模式收集使用Rigaku Miniflex衍射仪与CuKα辐射(λ= 1.5405)。
图2 a-2d显示x射线衍射模式的细胞膜在这项研究中,使用的硅藻α-quartz证实了山峰,石英晶体的形式。使用谢勒公式计算了石英的粒度有平均晶粒尺寸46海里正方结构和结晶。从早期的文学,它可以描述海洋硅藻细胞膜具有无定形二氧化硅,而在我们的例子中,我们获得了山峰α-quartz XRD模式(2θ= 10°-30°)的淡水硅藻18]。
图2:XRD硅藻的模式。答:舟状窝sp。B:这种sp。C: Nitzschia sp。D: Achanthes sp。
紫外可见光谱的硅藻物种所示图3一。看到,所有四个硅藻物种与峰值吸收紫外线吸收~ 250 nm,发现更突出的这种sp. Achanthes sp紧随其后,Nitzschia sp.和舟状窝sp.分别。紫外吸收光谱范围的硅藻物种用于本研究的证据存在的纳米多孔硅与理想的大小。有趣的是,这种sp.被发现,露出尖锐的吸收峰与他人相比。
图3:答:硅藻的紫外可见光谱;PL光谱在不同激光激励和激发光谱的峰值PL光谱在四个不同的硅藻B: 250海里C: 285 nm D: 329海里(硅01 -舟状窝sp。,“硅02——这种sp,二氧化硅04 - Nitzschia sp,和二氧化硅06 - Achanthes sp)。
PL分析,硅藻细胞膜兴奋与250海里,285 nm和329 nm和PL峰出现在紫外线,蓝色和绿色。这里,硅藻细胞膜的光致发光性质显示类似性质的多孔硅,支持最近的模型最发达的多孔硅(PS)和考虑到量子限制(QC)硅纳米级,其次是通过光发射器SiO去激发2钝化层。
在这项研究中,硅藻细胞膜并没有表现出任何PL活动高激发波长的表明这些波长的光散射光谱没有干扰PL。然而,在329 nm激发下,硅藻发出一个强烈的蓝色PL清晰可见图3 d。PL光谱的材料收集和被发现有一个广泛的峰值在430海里(2.9 eV)。PL峰在430海里被发现更突出的硅藻细胞膜兴奋在329海里。虽然考虑发光一般不形成本研究的主要目的,这可能是指出,相对大量的PL这里获得可用于制造高效发光设备紫外范围内。
光致发光的纳米多孔非晶SiO2允许识别3 PL乐队在紫外线达到顶峰(~ 3.81 eV),绿色(~ 2.35 eV),蓝色(~ 2.85 eV)光谱范围。在一些情况下,绿色和蓝色乐队被发现重叠在常规扫描测量,给出不确定确切的峰值位置。绿色和蓝色PL硅藻而蓝色乐队乐队观察延伸向高能范围和达到峰值3.25 eV。
在这项研究中,我们使用一个各种各样的激励光谱有一个全面的数据为硅藻PL活动。激励4.96 eV(250海里),发出的硅藻PL光谱在紫外范围(315海里)但舟状窝sp.和这种sp.发出强烈的紫外线PL中清晰可见图3 b。激励在285纳米二氧化硅细胞膜表明PL光谱在325 nm(紫外范围内),但这里Achanthes sp.表现激烈峰值与别人进行比较图3 c。激励在329纳米硅藻物种显示了非常有趣的结果,观察PL峰在蓝色光谱范围即。~ 410纳米(图3 d)。观察到的峰值显示无特殊特性变化除了增加峰值强度的这种sp.和Achanthes sp.与减少检测波长的舟状窝sp.和Nitzschia sp.分别。蓝色的排放PL乐队确认non-bridging氧气的存在孔中心,氢相关物种,selftrapped激子~硅藻细胞膜STE的分别。因此,这种PL行为证实了硅藻的潜力在我们的研究中使用半导体制造的用于基于it行业。
纳米多孔硅的时间分辨PL淡水硅藻测量使用脉冲N2激光器激发(λexc= 375海里)脉冲持续时间和峰值功率密度4 kW.cm2。图4 a-4d演示的衰减时间区间3.85 eV 2.67 eV。拟合的参数衰变后发现最适合biexponential硅藻的衰变。在硅藻,PL光谱由两个位于紫外线和蓝色光谱范围的贡献,然而,整体PL光谱由两个贡献位于蓝色和绿色光谱范围是在良好的协议与一些先前的报道19]。
图4:TRPL衰变曲线的硅藻对应发射波长322 nm和463 nm)显示拟合曲线和残差;舟状窝sp,是最好的拟合的数据bi-exponential衰减时间(χ2 = 1.079和1.017);B:这种sp(χ2 = 1.052和1.032);C: Nitzschia sp(χ2 = 1.160和0.995);D: Achanthes sp。(χ2 = 1.08和1.052)(λexc = 375海里)。
硅藻的衰减时间测量的结果中列出表1。这里的激发波长为375 nm。表中给出的衰变时间硅藻物种在ns(毫微秒)。这是发现χ2硅藻~ 1的值。作为一个系统的耦合电子自旋(电子和洞),STE的三联体长寿命和单线态快速一生。TRPL光谱学的一生是由于这两个组件,可宣称为硅藻样品最好用于这项研究。
表1。二氧化硅的生活时间数据纳米粒子提取硅藻物种,t1和t2一生;Si-Ge 01 (舟状窝sp), Si-Ge 02 (这种sp), Si-Ge 04 (Nitzschiasp。)和Si-Ge 06 (Achanthessp)。
| 样品没有。 | 波长(nm) | t1 | t2 | c2 |
|---|---|---|---|---|
| Si-01 | 322年 | 0.430 (40.79) | 4.785 (59.21) | 1.079 |
| 463年 | 1.445 (68.48) | 6.400 (31.52) | 1.017 | |
| Si-02 | 322年 | 0.451 (56.69) | 3.751 (43.31) | 1.052 |
| 463年 | 3.295 (100.0) | 4.091 (80.22) | 1.032 | |
| Si-04 | 322年 | 0.451 (50.36) | 7.198 (49.64) | 1.160 |
| 463年 | 1.248 (64.51) | 2.710 (35.49) | 0.995 | |
| Si-06 | 322年 | 0.431 (40.8) | 4.786 (59.22) | 1.08 |
| 463年 | 3.296 (100.0) | 4.093 (80.42) | 1.052 |
我们演示了淡水硅藻的文化从Deepor分为阿萨姆邦,印度和4硅藻物种被选为特征的光致发光行为。高效多孔硅的发光性质硅藻细胞膜在可见光谱范围内报道其他工人主要在海洋硅藻加速了材料科学家。目前广泛的调查一直致力于研究硅基纳米结构可能的应用程序作为光发射装置(20.]。
SEM分析显示硅纳米孔的存在从~ 60 - 120 nm,由不同的工人接受用于各个方面(21]。
硅藻细胞膜的PL光谱显示出各种各样的PL峰在紫外线,蓝色和绿色。PL显示在可见范围与紫外线辐照时的硅藻用于这项研究。这个物种的硅藻显示PL峰主要在紫外线和蓝色光谱范围,由于非均匀孔隙大小的纳米结构硅藻细胞膜。在大多数文献指出,硅藻无定形二氧化硅细胞膜;然而,细胞膜的物种,我们讲究的是由水晶α-quartz [22]。
作者感谢g . Krishnamoorthy博士,副教授,化学系,IIT古瓦哈蒂为他提供的宝贵建议和一帆风顺的必要设施的工作。金融援助从UGC接收,Maulana Azad全国少数民族学生奖学金(MANF),印度政府高度认可。
